[發明專利]熒光編碼微球的解碼方法及系統

有效

• 申請號: 201410206932.1
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN103983625A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 王東風;何永紅;朱亮;李國花;孫樹清;馬輝
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 楊洪龍

【技術領域】

本發明涉及檢測領域，尤其涉及熒光編碼微球的解碼方法及系統。

【背景技術】

生物芯片(biochip)技術是融微電子學、生命科學、計算機科學和光電化學為一體的高通量生物分子檢測技術，是生命科學領域的一場重大革命。傳統形式的生物芯片技術又稱為微陣列(microarray)技術，其原理是將已知序列的生物分子(DNA、RNA、多肽、蛋白質等)集成于固體表面形成探針陣列，用被標記的待檢測生物分子與上述探針陣列進行雜交反應，通過檢測相應位置的雜交探針，實現生物分子檢測的目的。傳統生物芯片雜交屬于固-液相雜交，其分立的固-液反應環境及洗滌因素使其在檢測靈敏度及稀有樣品的檢測中顯現出不足之處。

隨著人類基因組計劃的進行及人類對自身健康發展的需要，更快速、更高效、更高通量的生物分子檢測技術顯得尤為重要。因此在傳統生物芯片技術的基礎上發展出了液相生物芯片(Liquid?biochip)技術。

液相生物芯片技術是集流式技術、熒光微球化學合成技術、生物分子雜交技術、高效數字信號處理技術為一體的尖端生物分子檢測技術。液相生物芯片技術的核心是熒光編碼標記的功能性高分子微球。目前，熒光微球的編碼和解碼思想是：以Luminex100為例，系統采用紅色和橙色兩種熒光染料對直徑為5.5～5.6um大小的聚苯乙烯微球進行編碼，將每種染料以熒光強度分成10等分，形成10×10的100種不同熒光編碼，分別偶聯上100種不同的探針分子用于生物檢測。檢測時用激光逐個激發熒光微球，使激發出的熒光信號通過一系列二向色鏡和濾光片，再用光電倍增管(PMT)進行收集，最終將信號送入處理器進行處理。

與傳統固基芯片相比，液相生物芯片技術具有如下優點：(1)通量高：可同時對100或500種目的分子進行定性、定量分析，實現多成分檢測的目的；(2)樣本用量少：實現單樣本的多成分檢測，大量節省了樣本用量，能夠實現對稀有樣品的檢測分析，彌補了傳統生物芯片技術的不足；(3)靈敏度高：雜交反應在接近生物體系統內部環境的液相環境下進行，能夠保持蛋白質和DNA的天然構象和活性，而具有較大表面積的微球上可偶聯成千上萬的探針分子，如此高密度的探針分子能夠最大程度的捕獲被檢測分子，保證雜交反應的充分進行，從而提高了檢測的靈敏度；(4)速度快：基于液相反應動力學使雜交反應快速高效，大大縮短了孵育時間，而且流式細胞術使檢測分析時間大大縮短；(5)成本低：單樣本的多成分檢測可有效節約樣本、時間和勞動，芯片技術核心的微球制備工藝簡單成熟，可實現大規模生產，使檢測成本降低；(6)另外，還有檢測范圍廣、準確性高、操作簡單靈活、可重復性強等優點。

盡管有如此多的優點，但隨著新技術的不斷出現以及社會發展對檢測技術的進一步要求，液相生物芯片技術仍面臨一些困難。

【發明內容】

經過研究發現，目前在臨床和實驗中，對微球熒光信號的處理方法是先將激發出的微球熒光信號通過一系列二向色鏡和濾光片，再用光電倍增管(PMT)進行收集。這種方法具有其局限性，(1)當系統的二向色鏡和濾光片確定之后，系統所能接收的熒光波段也就確定了，使得應用中只能選擇一些特定波段的熒光物質進行編碼；(2)由于相鄰波段的熒光光譜有重疊區域，因此在解調時需要采用經驗補償的方法對重疊區熒光強度進行補償，這樣就影響了系統的檢測精度；(3)根據檢測的需要，同一批次制備的每個微球熒光發光強度必須十分均一，而且需要考慮在儲存過程中微球熒光物質的漂白、猝滅等問題，使得熒光微球的制備與儲存具有較高的難度，否則由于同一批次規格的熒光微球的熒光強度不一致，在計算機進行分析時，可能會出現解碼錯誤。

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種熒光編碼微球的解碼方法及系統。

熒光編碼微球的解碼方法，包括如下步驟：

激發步驟，用激光對某個熒光微球進行照射；

接收步驟，接收所述某個熒光微球被激光激發后發出的光譜波形；

判定步驟，在參考光譜波形庫中的多個參考光譜波形中，選擇與所述光譜波形最為接近的某個參考光譜波形，判定所述某個熒光微球為所述某個參考光譜波形對應的參考熒光微球。

在一個實施例中，還包括如下步驟：

將所述光譜波形分別與參考光譜波形庫中的多個參考光譜波形進行相關運算，將與所述光譜波形相關程度最高的參考光譜波形判定為最為接近的某個參考光譜波形。

在一個實施例中，將所述光譜波形進行歸一化后進行所述判定步驟。

在一個實施例中，還包括如下步驟：

分別用激光對同一批次的多個熒光微球進行照射；